(57)【要約】【課題】  水素センサ内部の結露を防止し、信頼性の高い水素センサを備えた燃料電池システムを提供することを課題とする。【解決手段】  燃料電池から排気された排気ガスを外部に排気する主排気配管２に分岐して設けられた分岐配管３に、主排気配管２から分岐配管３に分流した分流排気ガスを冷却する冷却手段５を設け、冷却手段５の下流の分岐配管３に、冷却手段５で冷却された分流排気ガスを加熱する加熱手段６を設け、加熱手段６で加熱された分流排気ガスを水素センサ１に導入して構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスの水素と酸化剤ガスとを反応させて発電する燃料電池から排気された排気ガス中に含まれる水素を検知する水素センサと、
前記排気ガスを外部に排気する主排気配管に分岐して設けられ、前記主排気配管から分流した被検知排気ガスを前記水素センサに導入する分岐路と、
前記分岐路に設けられ、前記主排気配管から前記分岐路に分流して前記水素センサに導入される被検知排気ガスを冷却する冷却手段と
を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記冷却手段の下流の前記分岐路に、前記冷却手段で冷却された被検知排気ガスを加熱する加熱手段を設けた
ことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記分岐路の最上流部に、前記主排気配管から前記分岐路に分流する被検知排気ガスを遮断する遮断手段を設けた
ことを特徴とする請求項１又は２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記冷却手段は、前記分岐路に分流した被検知排気ガスを、前記水素センサの内部壁温度よりも低い温度に冷却する
ことを特徴とする請求項１，２及び３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記加熱手段は、前記冷却手段で冷却された被検知排気ガスを、前記分岐路の分岐入口の排気ガスの温度よりも高い温度に加熱する
ことを特徴とする請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記分岐路の分岐入口より下流側の前記主排気配管内に設けられ、前記主排気配管の排気ガスの圧力を調整する圧力調整手段と、
前記分岐路の分岐入口に設けられ、前記分岐路に分流する被検知排気ガスの圧力を測定する第１の圧力測定手段と、
前記調整手段と前記分岐路の分岐入口との間の前記主排気配管に設けられ、前記圧力調整手段の上流の排気ガスの圧力を測定する第２の圧力測定手段とを備え、
前記第１ならびに第２の圧力測定手段で測定された圧力に基づいて、前記圧力調整手段で前記主排気配管を流通する排気ガスの圧力を調整し、前記分岐路に分流する被検知排気ガスの流量を制御する
ことを特徴とする請求項１，２，３，４及び５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池から排気される高温多湿の排気ガス中の水素を検知する水素センサの結露を防止した燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高温多湿の被検ガスを検出するセンサにおいて、結露を防止する技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１参照）。この文献に記載された技術では、被検ガスを検知するガス検知素子が収納されたハウジング部屋と外部との間に、撥水フィルタならびに発熱体を設け、ガス取り入れ口から撥水フィルタを介して高温多湿の被検ガスを取り入れ、取り入れた高温多湿の被検ガスを発熱体で加熱した後、ガス検知素子に到達させるようにして、結露を防止するようにしている。
【０００３】
また、センサ全体にセンサを加熱するヒータを巻いたり、ヒータに断熱材を巻くことでセンサの温度を周囲よりも高くし、結露を防止する手法も従来から提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１６１７１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高温多湿の被検ガスを検出する従来のセンサにあっては、ガス検知素子の大きさは非常に微小であるため、素子自体の発熱量は極めて少ない。このため、素子の発熱効果は、素子が収納されたハウジング部屋内の周辺に対してほとんど期待できない。したがって、被検ガスの温度は、常にハウジング部屋の内壁の温度より高くなる。このような状態においては、ガス検知素子は自身の発熱によって結露しないものの、高温多湿の被検ガスがハウジング部屋の内壁に触れて冷やされると、ハウジング部屋の内壁に結露水が付着することは避けられなくなる。
【０００５】
ハウジング部屋の内壁が結露すると、内壁に付着した結露水がガス検知素子の周辺に垂れてきて、結露水が溜まってしまうおそれがあった。この結露水が高温で発熱している素子に触れることで、急激に冷却された素子が熱ストレスによって損傷を受けて、例えば断線するという問題があった。
【０００６】
また、燃料電池システムから排気される高温多湿の排出ガス中の水素を検出する水素センサの場合では、燃料電池システムの起動直後に、水素センサを収納するハウジング部屋の内壁温度はハウジング部屋に導入される排気ガスの温度よりも低くなっている。このため、システムの起動直後からハウジング部屋の内壁に結露が発生してしまうという問題があった。
【０００７】
さらに、加熱効果が期待できるほど発熱量の大きい外付けヒータによって水素センサを加熱するような場合では、ヒータの表面だけが周りよりも著しく高温になってしまい、水素センサの回路基板に損傷を与えてしまうおそれがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、水素センサ内部の結露を防止し、信頼性の高い水素センサを備えた燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の課題を解決する手段は、燃料ガスの水素と酸化剤ガスとを反応させて発電する燃料電池から排気された排気ガス中に含まれる水素を検知する水素センサと、前記排気ガスを外部に排気する主排気配管に分岐して設けられ、前記主排気配管から分流した被検知排気ガスを前記水素センサに導入する分岐路と、前記分岐路に設けられ、前記主排気配管から前記分岐路に分流して前記水素センサに導入される被検知排気ガスを冷却する冷却手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、燃料電池から主排気配管に排気された高温高湿の排気ガスの内、分岐路に分流した被検知排気ガスを、冷却手段５により冷却して水分を除去した後水素センサに導入することが可能となる。これにより、水素センサにおける結露の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明の実施例１に係る燃料電池システムにおける、水素センサが設置された周辺の構成を示す図である。図１に示す実施例１において、空気配管を介して空気等の酸化剤ガスがカソード側に供給され、燃料配管を介して燃料ガスの水素ガスがアノード側に供給された燃料電池スタックでは、アノード側に供給された水素ガスが固体高分子電解質を水素イオンとなってカソード側へ移動し、カソード側に供給された空気中の酸素と反応して電力を生み出す。水素と酸素との反応により生成された反応ガスは、カソード内で水蒸気となって排気配管から燃料電池の外部へ排気される。このような燃料電池システムから排気される高温高湿度の排気ガス中の水素を検知する水素センサ１が燃料電池システムに設けられている。
【００１３】
燃料電池システムから排気される排気ガスをシステムの外部に導出する主排気配管２には、主排気配管２を流通する排気ガスから分流して検知用のサンプルガスとなる分流排気ガスを水素センサ１に導く分岐配管３（分岐路）が、主排気配管２から分岐して設けられている。分岐配管３には、水素センサ１への分流排気ガスの導入を遮断制御する遮断用バルブ４（遮断手段）が設けられている。なお、遮断用バルブ４は、水素センサ１の下流側の分岐配管３に設けるようにしてもよい。
【００１４】
遮断用バルブ４の下流側の分岐配管３には、分流排気ガスを冷却する冷却手段（冷却空間）５が設けられている。この冷却手段５は、分流排気ガスの流路内に設けられた例えば金属メッシュや、流路外に設けられた冷却フィン等で構成され、流入した分流排気ガスを冷却し、分流排気ガスの温度を水素センサ１の検知部が収納されたハウジング部屋の内部壁の温度よりも低い温度にまで低下させる。
【００１５】
冷却手段５の下流側の分岐配管３には、分岐配管３を流通する分流排気ガスを加熱する加熱手段６が設けられている。この加熱手段６は、例えば分岐配管３を被覆するリボンヒータ等で構成され、この加熱手段６で加熱された分流排気ガスが水素センサ１に導入された際に、加熱された分流排気ガスによってハウジング部屋の内部壁表面が温められ、ハウジング部屋の内部壁の表面温度が分岐配管３の分岐入口の分流排気ガスの温度よりも高くなる程度の熱量を、分岐配管３を流通する加熱空間の分流排気ガスに与え、分流排気ガスを加熱する。
【００１６】
加熱手段６の下流側の分岐配管３には、主排気配管２から分流して分岐配管３を介して導かれた分流排気ガス中の水素を検知する水素センサ１が設けられている。この水素センサ１は、主排気配管２から分岐した分岐配管３に設けられた遮断用バルブ４、冷却手段５、加熱手段６により加熱される分岐配管３を通って導かれた分流排気ガスが、水素を検知する検知部が収納されたハウジング部屋に導入され、分流排気ガス中の水素を検知する。水素が検知されて水素センサ１から排出された分流排気ガスは、分岐配管３を介して管路圧力損失調整用バルブ７の下流側の主排気配管２に導出される。
【００１７】
主排気配管２には、分岐配管３が連結された分岐入口の下流側に、管路圧力損失調整用バルブ７（圧力調整手段）が設けられている。この管路圧力損失調整用バルブ７は、バルブの開度により主排気配管２を流通する排気ガスの流量を制御して、主排気配管２から分岐配管３に分流する分流排気ガスの流量を常時一定流量に調整制御する。管路圧力損失調整用バルブ７のバルブ開度は、管路圧力損失調整用バルブ７の上流側の主排気配管２に設けられた圧力センサ８（圧力測定手段）で検出された排気ガスの圧力と、分岐配管３の分岐入口付近に設けられた圧力センサ９（圧力測定手段）で検出された分流排気ガスの圧力とに基づいて調整制御される。
【００１８】
分岐配管３には、分岐入口に熱電対等で構成された温度センサ１０が設けられ、この温度センサ１０は、分岐入口の分流排気ガスの温度を測定する。また、加熱手段６が設置された分岐配管３内部の加熱空間には、熱電対等で構成された温度センサ１１が設けられ、この温度センサ１１は、加熱空間を流通する分流排気ガスの温度を測定する。
【００１９】
遮断用バルブ４におけるバルブの開閉、加熱手段における加熱／停止制御、管路圧力損失調整用バルブ７におけるバルブの開閉は、圧力センサ８，９、温度センサ１０，１１を含む各種センサで検出された検出結果を入力して、燃料電池システムの運転を制御する制御中枢として機能するマイクロコンピュータ等で構成されたコントロールユニット（図示せず）で制御される。
【００２０】
このような構成において、燃料電池システムから排気される高温高湿度の排気ガスの内、小流量の排気ガスが、検知用のサンプルガスとして分岐配管３に分流する。分岐配管３に分流する分流排気ガスの流量は、主排気配管２に設けられた圧力センサ８、ならびに分岐配管３に設けられた圧力センサ９で求められた両配管の圧力損失の差に基づいて、管路圧力損失調整用バルブ７の開度を制御することで常時一定流量に保たれる。また、システムによって異なるが、水素センサ１を使う必要がない時間がある場合は、水素センサ１の劣化を防止し、結露を防ぐために遮断用バルブ４を閉じる。
【００２１】
主排気配管２から分岐配管３に分流した分岐排気ガスは、先ず冷却手段５に導入されて冷却される。ここで、冷却手段５により分流排気ガスの温度を水素センサ１における内部壁の表面温度以下まで低下させることで、分流排気ガスから水分を除去する。これにより、分流排気ガスが水素センサ１に導入されて内部壁に触れて冷却されたとしても、結露が生じることは回避される。この冷却手段５によって冷却された分流排気ガスは、次に加熱手段６によって加熱される。ここでは、水素センサ１における内部壁の表面が加熱された分流排気ガスによって温められ、その表面温度が分岐配管３の分岐入口の分流排気ガスの温度よりも高くなる熱量が、加熱手段６によって分岐配管３の加熱空間を流通する分流排気ガスに与えられる。
【００２２】
冷却手段５の冷却空間は、分流排気ガスの温度よりも低い温度にあり、また熱源となる分流排気ガスの温度よりも高い温度になることはない。このため、分流排気ガスの熱量は冷却手段５を構成する例えば冷却フィン、金属メッシュとの間で熱交換されて、冷却手段５に移動する。
【００２３】
一方、燃料電池の発電反応によって必ず熱が生じるため、分流排気ガスの温度は外気温度よりも低くなることは起こり得ない。言い換えれば、外気温度は分流排気ガスの温度よりも高くなることはない。したがって、分流排気ガスから冷却手段５が受け取った熱量は、冷却フィンもしくは金属メッシュから自然に起こる放射冷却によって、冷却手段５の周囲の外気へと移動する。これにより、冷却手段５は、通常の分岐配管などよりも高い冷却効果でもって冷却され、分流排気ガスの温度と冷却手段５の冷却空間の温度との関係は、以下に示すようになる。
【００２４】
分流排気ガス温度＞冷却手段５の冷却空間温度  …（１）
一方、水素センサ１の内部壁が、分岐入口の分流排気ガスの温度より高い温度となるように加熱手段で温められた分流排気ガスによって温められることで、徐々に水素センサ１における内部壁の温度を分岐入口の分流排気ガスの温度よりも高い温度にする。これにより、加熱手段６の加熱空間の温度、水素センサ１における内部壁の温度、ならびに分岐入口の分流排気ガスの温度の関係は、以下に示すようになる。
【００２５】
加熱手段６における加熱空間の温度＞水素センサ１における内部壁温度＞分岐入口の分流排気ガスの温度    …（２）
したがって、上記（１）ならびに（２）に示す関係により、水素センサ１における内部壁温度と冷却手段５の冷却空間の温度との関係は、以下に示すようになる。
【００２６】
水素センサ１における内部壁温度＞冷却手段５における冷却空間の温度    …（３）
上記（３）に示す関係により、冷却手段５の冷却空間の温度を、常時、水素センサ１における内部壁の温度よりも低く設定することが可能となる。
【００２７】
一方、加熱手段６では、分岐配管３の分岐入口ならびに分岐配管３の加熱空間に設けられた温度センサ１０，１１で各々の分流排気ガスの温度を計測し、両温度の差（加熱空間温度−分岐入口の分流排気ガス温度）の変化率がプラスからマイナスに入れ替わるときに、通電を開始して加熱を始める。逆に、両温度の差の変化率がマイナスからプラスに切り替わったときは、通電を止めて加熱を停止する。このように、加熱手段６の作動を制御することで、熱容量を持つ物体（分流排気ガス）の温度変化の応答遅れを先読みし、常時、加熱空間の温度を分岐配管３の分岐入口の温度よりも高く維持することが可能となる。
【００２８】
なお、加熱手段６の消費電力（発熱量）は、分流排気ガスによって徐々に冷却手段５の冷却空間が温められることで冷却手段５における冷却能力の低下スピードよりも、水素センサ１における内部壁の温度上昇スピードの方が高くなるように設定される。
【００２９】
このように、冷却手段５によって分流排気ガスを冷却することで、冷却手段５で冷却された分流排気ガスの露点は水素センサ１における内部壁温度以下に達しているので、冷却後加熱手段６で加熱された分流排気ガスが、システムの起動時にまだ温まっていない水素センサ１の内部壁に触れ、分流排気ガスの温度が水素センサ１における内部壁温度まで低下したとしても、結露が発生することはない。
【００３０】
一方、システムの運転が長時間にわたって冷却手段５が徐々に温まってきたり、もしくは外気温が高い場合に、冷却空間と外気との温度差が縮まり、冷却手段５の冷却効果（放射冷却量）が時間の経過とともに低下してきた場合であっても、このような状態になるまでには、水素センサ１における内部壁温度は分流排気ガスによって温められて分岐入口の分流排気ガスの温度よりも高くなっているので、仮に冷却手段５で分流排気ガスが冷却されなくなった場合であっても、結露が発生することはない。すなわち、冷却手段５は、水素センサ１における内部壁温度が分岐入口の分流排気ガス温度よりも温まるまでに結露防止をバックアップする機能を果たすものといえる。
【００３１】
図２は分流排気ガス温度、水素センサ１における内部壁温度の時間推移を表したものであり、図３は図２にＡで示す温度における、分岐配管３の分岐入口から水素センサ１における温度推移を表したものである。
【００３２】
図２ならびに図３を参照して、先ず分岐入口における分流排気ガス温度はＴ１℃である。この温度の分流排気ガスは、冷却手段５によって水素センサ１における内部壁温度Ｔ２℃よりも低い温度に低下し、分流排気ガスから水分が除去される。この時点で、この分流排気ガスの露点がＴ２℃以下となるため、分流排気ガスが水素センサ１の内部壁に触れても結露が起こらない状態である。
【００３３】
続いて、冷却された分流排気ガスを加熱手段６で加熱する。この加熱は、水素センサ１における内部壁を温めるために行われる。加熱手段６で温められた分流排気ガスが水素センサ１における内部壁を温める際に、熱交換により分流排気ガスの温度は低下するが、水素センサ１における内部壁温度Ｔ２℃よりも低下することは熱交換の観点から考えられず、結露は起こらないといえる。
【００３４】
このようにして、水素センサ１における内部壁は、加熱手段６によって温められた分流排気ガスの熱で温まってゆく。この時、分岐配管３の加熱空間の温度は分岐入口の分流排気ガスの温度よりも高い温度に維持されているため、ある程度の時間が経過した後、水素センサ１における内部壁温度は分流排気ガス温度よりも高い温度に維持されるようになる。
【００３５】
これにより、水素センサ１における内部壁温度が分岐入口の分流排気ガス温度よりも高くなった後（図２の両温度の交点以降）は、結露が発生することはない。すなわち、水素センサ１に導入される分流排気ガスに対して、冷却手段５ならびに加熱手段６を作用させることで、水素センサ１における内部壁を温めつつ、システムの起動時から結露を完全に防止することが可能となる。
【００３６】
以上説明したように、上記実施例１においては、燃料電池システムから主排気配管２に排気された高温高湿の排気ガスの内、分岐配管３に分流した分流排気ガスを、冷却手段５により水素センサ１における検知部を収納するハウジング部屋の内部壁の温度以下にまで冷却し、分流排気ガスから水分を除去した後、分流排気ガスを水素センサ１に導入することで、分流排気ガスが水素センサ１における内部壁に触れて冷却されても、結露の発生を防止することができる。これにより、結露に起因する水素センサ１の故障を防ぐことが可能となり、水素センサ１の信頼性を向上させることができる。
【００３７】
また、加熱手段６で温められた分流排気ガスの熱で水素センサ１における内部壁を温めることで、直接温めたい水素センサ１における内部壁をピンポイントで温めることが可能となる。
【００３８】
さらに、システムの起動後時間の経過と共に、燃料電池から排気された高温高湿度の分流排気ガスが冷却手段５に導入されるため、冷却手段５は徐々に温められて、所望の冷却効果を期待できなくなる可能性があるが、加熱手段６を冷却手段５のすぐ下流に設けることで、加熱手段６で温められた分流排気ガスで水素センサ１の内部壁を温める際に、熱交換によって水素センサ１の内部壁温度は上昇するが、分流排気ガス温度は低下するので、結露の発生を防止することができる。
【００３９】
また、水素検知の必要がない期間では、遮断用バルブ４を閉じることで、主排気配管２から分岐配管３に分流排気ガスが導入されることはなくなる。これにより、水素センサ１の検知部に常に水素がさらされることでの触媒劣化を防ぐことができる。その上、結露防止用の外付けヒータによって水素センサ１を温める必要がなくなり、ヒータを動作させる電力が不要となり、消費電力を低減することができる。
【００４０】
また、冷却手段５における冷却空間の温度を、常時水素センサ１における内部壁の温度よりも低い温度に保持するすることで、冷却手段５を通過する分流排気ガスの温度は水素センサ１における内部壁温度以下まで冷却することが可能となり、分流排気ガスから水分を除去することができる。これにより、冷却後の分流排気ガスの露点は水素センサ１における内部壁温度よりも低い温度となり、この分流排気ガスが水素センサ１における内部壁に触れ冷却されたとしても、結露の発生を防止することができる。
【００４１】
さらに、加熱手段６における加熱空間の温度を、常時分岐入口の分流排気ガス温度よりも高い温度に保持することで、加熱空間を通過する分流排気ガスの温度を分岐入口の分流排気ガス温度よりも高い温度とすることが可能となる。これにより、分岐入口の分流排気ガス温度よりも高い温度の分流排気ガスが水素センサ１に導入されて水素センサ１の内部壁を温めつづけることで、水素センサ１の内部壁温度を分岐入口の分流排気ガス温度よりも高い温度にすることが可能となる。したがって、水素センサ１に導入される分流排気ガスが水素センサ１における内部壁に触れたとしても、結露の発生を防止することができる。
【００４２】
また、主排気配管２に主排気配管２に比べて細い分岐配管３を連結し、かつ分岐配管３に冷却手段５の金属メッシュ等を設けることで、分岐配管３の圧力損失が大きくなり、所望の流量（結露防止の目的から、水素検知の時間遅れが所定の許容時間内となるような小流量）が流れないことが想定される。
【００４３】
このような現象を防ぐために、分岐入口より下流側の主排気配管２にに管路圧力損失調整用バルブ７を設け、この管路圧力損失調整用バルブ７の開度を調整することで主排気配管２で圧力損失を行う。すなわち、主排気配管２に設けられた圧力センサ８、ならびに分岐配管３の分岐入口に設けられた圧力センサ９によってモニタされた両圧力の差（圧力損失の差）に基づいて、管路圧力損失調整用バルブ７の開度を追従変化させ、常時分岐配管３に小流量の分流排気ガスを流し続ける。これにより、主排気配管２から分岐配管３に所望の流量の分流排気ガスを流すことが可能となる。
【実施例２】
【００４４】
図４は本発明の実施例２に係る燃料電池システムにおける、水素センサが設置された周辺の構成を示す図である。図４に示す実施例２の特徴とするところは、実施例１に比べて、実施例１の分岐配管３に代えて、主排気配管２を流通する排気ガスから検知用サンプルガスとなる拡散排気ガスを水素センサ１に導く袋小路の導入路２１（分岐路）を主排気配管２に設けたことにある。
【００４５】
この導入路２１は、袋小路の終端部に水素センサ１が設けられ、主排気配管２から水素センサ１に至る導入路２１の途中に、冷却手段として冷却フィン２２が設けられている。主排気配管２を流通する排気ガスは、自然拡散により導入路２１に導入され、導入された拡散排気ガスは、冷却フィン２２により水素センサ１における内部壁温度付近まで冷却され、冷却された拡散排気ガスは、水素センサ１に到達して水素センサ１に導入される。
【００４６】
このような実施例２においては、自然拡散により水素センサ１に検知用サンプルガスを導入するため、実施例１のように検知用のサンプルガスを所望の小流量に維持するための手段を必要としない。
【００４７】
また、自然拡散に依存するため検知用サンプルガスの流量は非常に少ないことから、結露量も必然的に少なくなる。さらに、冷却フィン２２を通過する検知用サンプルガスは、非常に少ない流量であるため、冷却効率も高くなる。このため、検知用サンプルガスは、水素センサ１における内部壁温度近くまで速やかに冷却され、水素センサ１における内部壁を加熱しなくとも、結露を抑えることが可能となる。これらにより、小型で簡素な構成で、結露の発生を防止することができる。
【実施例３】
【００４８】
図５は本発明の実施例３に係る燃料電池システムにおける、水素センサが設置された周辺の構成を示す図である。図５に示す実施例３の特徴とするところは、実施例２に比べて、水素センサ１に外付けのヒータ３１を取り付け、冷却手段として冷却フィン２２に代えて金属メッシュ３２を設けたことにある。
【００４９】
主排気配管２を流通する排気ガスは、実施例２と同様に自然拡散により導入路２１に導入され、導入された拡散排気ガスは、金属メッシュ３２により水素センサ１における内部壁温度付近まで冷却され、冷却された拡散排気ガスは、外付けのヒータ３１により加熱されて温められた水素センサ１に到達して水素センサ１に導入される。
【００５０】
このような実施例３においては、先の実施例２で説明したように、検知用サンプルガスを冷却手段で冷却しただけでは故障限界結露量に達してしまうような、起動直後からの排気ガス温度の上昇速度が速いような燃料電池システムにおいて有効に機能する。すなわち、導入路２１に導入された検知用サンプルガスの温度を金属メッシュ３２で水素センサ１における内部壁温度近くまで冷却し、かつ水素センサ１を外付けヒータ３１で加熱して温めることで、検知用サンプルガス温度は常に水素センサ１における内部壁温度よりも低く維持することが可能となる。これにより、排気ガス温度の上昇が早いシステムであっても、結露の発生を防止することができる。
【００５１】
なお、上記実施例３において、冷却手段の金属メッシュ３２と水素センサ１との間の導入路２１に、導入された検知用サンプルガスを加熱する、例えば実施例１で説明したリボンヒータで構成された加熱手段を設けるようにしてもよい。この場合には、実施例１と同様に、加熱手段で加熱された検知用サンプルガスにより水素センサ１における内部壁が温めるられので、水素センサ１における内部壁温度の上昇速度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施例１に係る燃料電池システムにおける、水素センサが設置された周辺の構成を示す図である。
【図２】水素センサの内部壁温度と排気ガス温度との温度変化の様子を示す図である。
【図３】分岐入口からの距離に対する分流排気ガスの温度変化の様子を示す図である。
【図４】本発明の実施例２に係る燃料電池システムにおける、水素センサが設置された周辺の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例３に係る燃料電池システムにおける、水素センサが設置された周辺の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…水素センサ
２…主排気配管
３…分岐配管
４…遮断用バルブ
５…冷却手段
６…加熱手段
７…管路圧力損失調整用バルブ
８，９…圧力センサ
１０，１１…温度センサ
２１…導入路
２２…冷却フィン
３１…ヒータ
３２…金属メッシュ
【図１】
2005353397.tif 000003
【図２】
2005353397.tif 000004
【図３】
2005353397.tif 000005
【図４】
2005353397.tif 000006
【図５】
2005353397.tif 000007